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Induction of vasculogenesis and angiogenesis in three-dimensional tissues by using protein expressions with mRNA delivery

Research Project

Project/Area Number 18H03537
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionTokyo Women's Medical University

Principal Investigator

小林 純  東京女子医科大学, 医学部, 講師 (20385404)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋山 義勝  東京女子医科大学, 医学部, 講師 (20349640)
増田 信奈子  東京女子医科大学, 医学部, 助教 (30342851)
中山 正道  東京女子医科大学, 医学部, 講師 (00338980)
辰巳 公平  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70555432)
山岡 哲二  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (50243126)
長瀬 健一  慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 准教授 (10439838)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords細胞シート / 血管新生 / 脈管形成 / 血管内皮前駆細胞 / mRNA送達 / 血管前駆細胞
Outline of Annual Research Achievements

当該年度は、移植可能な肝細胞シートを効率的に形成させるための最適化を行った。具体的には、肝細胞の生存率を維持させるための培養手法を検討した。ガス透過性のポリジメチルシロキサン(PDMS)上にコラーゲンを共有結合させ、ラットから採取した肝実質細胞を培養したところ、ガス透過を遮断したPDMSとポリスチレン製培養皿に比べて、数日間培養後の接着細胞数が多くなった。これは、肝実質細胞の酸素消費量が多く、ガス透過性膜上では十分な酸素を供給できたためと考えられる。この結果に基づき、大気からの酸素流入を促進させるために、培地上面と培養面の高さを減少させると(具体的には1.3 mm程度)、高密度を維持したままで肝細胞培養ができることがあきらかになった。mRNAデリバリーに関しては、レポーター遺伝子としてNanoLuc Luciferaseを搭載したmRNAのin vitro合成を行い、Lipofectamine MessengerMAXを用いた肝細胞へのmRNAデリバリーとNanoLuc Luciferaseの発現を確認した。血管新生因子VEGF mRNAのin vitro合成とVEGF mRNAデリバリーによるVEGF分泌が可能であることも確認した。
また、心筋細胞シート組織については、効率的な発現を行うためのmRNA設計およびin vitro成を行った。mRNA中のウリジンをPseudo-UTP (PsU)あるいはN1-Methylpseudo-UTP (MePsU)に置換すると、特にMePsUに置換したmRNAを用いたデリバリーの際により効率的な発現が確認できた。このMePsU置換VEGF mRNAをラット初代心筋細胞に添加すると、VEGFが分泌され血管内皮細胞による毛細血管様構造の形成が促進できることがわかった。
以上のように、VEGFを分泌する移植可能な肝細胞シート、心筋細胞シートを作製し、さらにこれらを積層化することによって、内皮細胞による毛細血管様構造を有する機能的な三次元組織構築への応用が期待できる。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Preservation of heparin-binding EGF-like growth factor activity on heparin-modified poly(N-isopropylacrylamide)-grafted surfaces2021

    • Author(s)
      KOBAYASHI Jun, ARISAKA Yoshinori, YUI Nobuhiko, YAMATO Masayuki, OKANO Teruo
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 (59) Pages: 37225-37232

    • DOI

      10.1039/d1ra07317f

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Ex Vivo Gene Delivery for Fabrication of Hepatocyte Sheet Tissues Secreting Angiogenic Factors2022

    • Author(s)
      KOBAYASHI Jun, LEE Hyukjin, YAMATO Masayuki, OKANO Teruo
    • Organizer
      Society for Biomaterials/Japanese Society for Biomaterials Hawaii Joint Symposium
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヘパリン修飾温度応答性高分子グラフト表面に結合したヘパリン結合EGF様増殖因子の活性維持2022

    • Author(s)
      小林純, 有坂慶紀, 由井伸彦, 大和雅之, 岡野光夫
    • Organizer
      第21回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] IVT-mRNAを利用した成長因子を分泌する細胞シートの作製の検討2022

    • Author(s)
      秋山義勝, KWON Hyo Kyoung, 原口裕次, 坂口勝久, 大和雅之, LEE Hyukjin , 清水達也
    • Organizer
      第21回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Gene delivery for creation of hepatocyte sheets secreting angiogenic factors2021

    • Author(s)
      KOBAYASHI Jun, LEE Hyukjin, YAMATO Masayuki, OKANO Teruo
    • Organizer
      ISSCR/JSRM 2021 Tokyo International Symposium
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Messenger RNA delivery for fabrication of hepatocyte tissues secreting angiogenic factors2021

    • Author(s)
      KOBAYASHI Jun, LEE Hyukjin, YAMATO Masayuki, OKANO Teruo
    • Organizer
      The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Biomaterials and The 8th Asian Biomaterials Congress
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 血管新生因子を分泌する肝細胞シート組織作製のための遺伝子デリバリー2021

    • Author(s)
      小林純, LEE Hyukjin, 大和雅之, 岡野光夫
    • Organizer
      第20回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 血管内皮細胞網形成のためのVEGF mRNA送達積層化細胞シート組織の作製2020

    • Author(s)
      長瀬健一, 白木 義基, 小林純, Lee:Hyukjin, 大和雅之, 金澤秀子
    • Organizer
      第19回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 肝組織工学のためのバイオマテリアル2020

    • Author(s)
      小林純
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Creation of transplantable hepatocyte sheet tissues by using thermoresponsive cell culture surfaces2020

    • Author(s)
      KOBAYASHI Jun, LEE Hyukjin, YAMATO Masayuki, OKANO Teruo
    • Organizer
      11th World Biomaterials Congress
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temperature-dependent binding of growth factors and cells to a heparin-immobilized thermoresponsive surface2019

    • Author(s)
      Jun Kobayashi, Yoshikatsu Akiyama, Masayuki Yamato, Teruo Okano
    • Organizer
      Society For Biomaterials 2019 Annual Meeting and Exposition
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 肝細胞シート組織の機能維持と生体移植のためのバイオマテリアル2019

    • Author(s)
      小林純, Hyukjin Lee, 大和雅之, 岡野光夫
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 三次元細胞シート組織内血管網様構造の構築を目指したVEGF mRNAの送達2019

    • Author(s)
      白木義基, 小林純, Hyukjin Lee, 大和雅之, 長瀬健一, 金澤秀子
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 血管新生因子を分泌する肝細胞シート組織作製のための核酸送達2019

    • Author(s)
      小林純, Hyukjin Lee, 大和雅之, 岡野光夫
    • Organizer
      第18回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature-dependent affinity binding of heparin-binding growth factors and cells with a heparin-immobilized thermoresponsive surface2018

    • Author(s)
      Jun Kobayashi, Yoshikatsu Akiyama, Masayuki Yamato, Teruo Okano
    • Organizer
      5th TERMIS World Congress
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 肝細胞シート組織からの血管新生因子分泌を誘導するための核酸送達2018

    • Author(s)
      小林純, Hyukjin Lee, 大和雅之, 岡野光夫
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] IVT-mRNAを利用した目的の成長因子を分泌する細胞シート作製の検討2018

    • Author(s)
      秋山義勝, Hyo Kyoung Kwon, 原口裕次, 大和雅之, Hyukjin Lee, 清水達也
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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